Truyền dữ liệu trên đường tải điện

1. Truyền dữ liệu trên đường tải điện Thực hiện: Nguyễn Ngọc Sơn Phạm V Thanh Tùng Hướng dẫn: TS. Phạm Văn Bình

2. Nội dung • Mục đích của đề tài • Mạng truy nhập PLC • Lớp vật lý trong mạng PLC • Thiết kế và triển khai • Kết quả và demo

3. Mục đích đề tài • Nghiên cứu về mạng PLC băng hẹp • Tập trung nghiên cứu và giải quyết các vấn đề ở lớp vật lý trong mô hình mạng PLC • Thiết kế và triển sản phẩm cho phép thực hiện truyền dẫn trên mạng PLC

4. Mạng truy nhập PLC • Ý tưởng truyền tải dữ liệu trên đường dây điện ra đời từ rất sớm • Đến thập niên 80 thế kỷ 20 mới phát triển nhờ sự phát triển của các vi mạch tích hợp • Mạng truy nhập PLC chia làm hai loại chính • Mạng băng hẹp tuân theo chuẩn CENELEC của châu Âu (có tần số trong dải 9 – 140 kHz) • Mạng băng rộng mới được phát triển trong vài năm gần đây, chưa có một chuẩn nào được đưa ra

5. Mạng truy nhập PLC • Mạng băng hẹp sử dụng nhiều phương pháp để điều chế tín hiệu trong đó FSK là phổ biến nhất • Mạng PLC băng hẹp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực • Giám sát, điều khiển • Truyền dữ liệu • Hiện nay tại một số nước phát triển đang có xu hướng phát triển các mạng PLC hoặc PLT băng rộng, tuy nhiên còn nhiều khó khăn và chưa có thành công nào nổi bật

6. Lớp vật lý trong mô hình mạng PLC • Đường tải điện không được thiết kế để phục vụ truyển tải dữ liệu • Đường tải điện chịu ảnh hưởng rất lớn của nhiễu làm giảm hiệu quả cũng như khoảng cách truyền dẫn • Bốn loại nhiễu • Nhiễu nền • Nhiễu xung • Nhiễu băng hẹp • Nhiễu họa âm

7. Lớp vật lý trong mô hình mạng PLC

8. Lớp vật lý trong mô hình mạng PLC • Các đặc tính đường truyền của đường tải điện là không đồng nhất, nó thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố • Thời gian • Vị trí • Số đấu nối • Số thiết bị tham gia sử dụng nguồn điện • Chưa có một tài liệu nào đưa ra một thông số chung nào cho các đặc tính này

9. Lớp vật lý trong mô hình mạng PLC • Một số biện pháp xử lý • Bọc đường dây tránh nhiễu • Cải thiện các mối nối • Tạo các bộ lọc để lọc nhiễu

10. Thiết kế và triển khai • Sản phẩm được thiết kế dựa trên kiến trúc đa lớp OSI • Lớp liên kết dữ liệu trong đề tài mô chỉ thực hiện một số các chức năng và được triển cùng với lớp ứng dụng trên PC • Lớp vật lý xử lý gần như hoàn chỉnh và được tích hợp trong vi xử lý Lớp ứng dụng Lớp liên kết dữ liệu Lớp vật lý

11. Thiết kế và triển khai • Cấu trúc hệ thống

12. Thiết kế và triển khai • Mô tả phần cứng • Khối xử lý trung tâm sử dụng IC Atmega32 để điều khiển chung • Khối xử lý trung tâm thực hiện điều khiển giao tiếp đường tải điện và thực hiện giao tiếp với máy tính

13. Thiết kế và triển khai • Mô tả phần cứng • Khối phối ghép với đường tải điện sử dụng IC ST7538 thực hiện điều chế, giải điều chế (FSK) • Khối này thực hiện truyền nhận dữ liệu thông qua tải điện • Có bộ lọc tránh nhiễu

14. Thiết kế và triển khai • Mô tả chương trình điều khiển

15. Thiết kế và triển khai • Mô tả chương trình điều khiển • Quản lý dữ liệu theo cấu trúc hàng đợi và khung dữ liệu • Chương trình chạy theo thời gian thực, quản lý dữ liệu và quản lý tác vụ chạy song song • Cho phép mở rộng chức năng một cách dễ dàng

16. Thiết kế và triển khai • Mô tả chương trình điều khiển

17. Thiết kế và triển khai • Mô tả chương trình điều khiển • Có khả năng địa chỉ hóa dữ liệu • Quản lý lỗi nhờ FCS (PC) và FEC (Firmware) • Có khả năng cô lập hệ thống nếu có lỗi do nhiễu lớn

18. Thiết kế và triển khai • Triển khai phần mềm trên PC • Ngôn ngữ WPF 4.0 và C# 4.0 (phát hành 12/4/2010) • Mô hình MVVM • Trình soạn thảo và biên dịch Visual Studio 2010 • Triển khai firmware cho VXL • Ngôn ngữ C • Trình soạn thảo và biên dịch CodeVision

19. Kết quả • Sản phẩm gồm • 2 mạch phối ghép với đường tải điện • 2 mạch điều khiển • Gói phần mềm “Chat over Power Line”

20. Kết quả • Demo

21. Cảm ơn sự chú ý theo dõi của quý vị !